[发明专利]通过电阻法确定永磁发电机同步电抗的测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过电阻法确定永磁发电机同步电抗的测试方法。

背景技术

永磁同步发电机是风电机组中最重要的设备之一，永磁发电机同步电抗对发电机稳定运行分析、故障分析以及维护与检修都具有重要作用。同时，永磁发电机同步电抗是建立永磁发电机数学模型，进行计算机控制和分析的前提和基础。

由于永磁发电机的励磁不变，与常规发电机的类型不同，分析和测试其同步电抗的方法有一定的难度，目前还没有针对永磁发电机同步电抗的测试方法。

发明内容

本发明目的是建立通过电阻法确定永磁发电机同步电抗的测试方法，通过该测试方法，达到确定永磁发电机直轴同步电抗Xd和交轴同步电抗Xq的目的。本发明的技术方案为：一种通过电阻法确定永磁发电机同步电抗的测试方法，其特征是：采用永磁发电机带电阻负载的运行，并最终确定永磁发电机直轴同步电抗Xd和交轴同步电抗Xq，永磁同步发电机电阻性负载的运行方程和Xd、Xq的计算公式为：

X_d＝（E₀－U·cosθ－I·cos(θ＋φ)·R_a）／I·sin(θ＋φ)

（1）

X_q＝（U·sinθ＋I·sin(θ＋φ)·R_a）／I·cos(θ＋φ)

（2）

式中：

I—永磁发电机定子电流；

U—端电压；

E0—空载电势；

Ra—定子电阻；

φ—功率因数角；

θ—功角；

Id—直轴电流；

Iq—交轴电流。

通过永磁发电机带电阻负载的运行，测试的电气参量定子电流I、端电压U、空载电势E0、定子电阻Ra、功率因数角φ、功角θ，利用公式（1）、公式（2），并最终确定直轴同步电抗Xd和交轴同步电抗Xq的值，具体步骤如下：

步骤一、进行定子电阻Ra的测试：定子电阻Ra是永磁发电机向量图的构成要素之一，测试出其相电阻，并根据温度进行适当的修正，以便在同步电抗计算时，考虑定子电阻的影响作用；

步骤二、进行空载试验：测试空载特性曲线，空载电势E₀和初始位置角：永磁发电机在不同转速下，其空载电势不同，同步电抗也随之变化，确定负载时的功角，必须首先测试空载下的初始位置角，即空载下一相电压与转子位置之间的夹角；

步骤三、进行电阻性负载试验:测量出电阻性负载时永磁发电机定子电流I、端电压U、功率因数角φ、功角θ；

步骤四、根据以上测试方法，得到各计算参量，利用公式（1）、公式（2），确定绕组直轴同步电抗Xd和交轴同步电抗Xq。

永磁发电机很多情况下不并网，而是永磁发电机单独带纯电阻负载运行。永磁发电机电阻性负载时，输出电流和电压方向相同，即矢量夹角为0度。永磁发电机带纯电阻负载运行下，测试的同步电抗，有助于对这种工况的运行特性进行分析研究。

附图说明

图1：永磁发电机电阻性负载时运行向量图。

具体实施方式

如图1所示，为永磁发电机电阻性负载时的运行向量图，永磁发电机励磁由固定的磁钢产生磁场，若其转速不变，磁钢产生磁场的磁感应大小不变。永磁发电机电阻性负载时，输出电流和电压方向相同，即矢量夹角为0度。

基于三相稳态短路时永磁发电机的向量图，建立一种通过电阻法确定永磁发电机同步电抗的测试方法，其特征是：采用永磁发电机带电阻负载的运行，并最终确定永磁发电机直轴同步电抗Xd和交轴同步电抗Xq，永磁同步发电机电阻性负载的运行方程和Xd、Xq的计算公式：

X_d＝（E₀－U·cosθ－I·cos(θ＋φ)·R_a）／I·sin(θ＋φ)

（1）

X_q＝（U·sinθ＋I·sin(θ＋φ)·R_a）／I·cos(θ＋φ)

（2）

式中：

I—永磁发电机定子电流；

U—端电压；

E0—空载电势；

Ra—定子电阻；

φ—功率因数角；

θ—功角；

Id—直轴电流；

Iq—交轴电流。